Dynamické perturbace trojhvězd a planetárních systémů detekovatelných na gravitačních vlnách projektem LISA

Abstract

Práce studuje gravitační vlny, které vyzařuje stabilní binární systém perturbovaný vzdáleným třetím tělesem. Jsou představeny tři reprezentativní modely této hierarchické soustavy, jejichž gravitační signál je numericky modelován. Pohyb těles je simulován new- tonovsky na dlouhých časových škálách, kde se projevují Lidovovy-Kozaiovy oscilace, což jsou periodické změny relativní inklinace a excentricity vnitřního dvojtělesového systému. Ve frekvenčním spektru vyzařovaných gravitačních vln je poté identifikován vliv pertu- rbací na periodě podobné oběžné periodě binárního systému Tin, perturbace související s oběžnou periodou třetího tělesa Tout a Lidovovy-Kozaiovy cykly s přibližnou periodou T2 out/Tin. Předpokládá se, že tyto gravitační signály bude schopen zaznamenat budoucí vesmírný detektor LISA (Laser Interferometer Space Antenna) a na jejich základě pak bude možné odvodit informace o třítělesovém systému. 1

We study gravitational waves from a binary system that is perturbed by the presence of a distant third body. We present three representative models of the hierarchical triple system and we numerically model the gravitational waveform. The motion of the bodies is simulated in the Newtonian approximation on a long timescale so that Lidov-Kozai oscillation can occur. This oscillation causes periodic exchange between relative incli- nation and eccentricity of the inner binary. We analyze the frequency spectrum of the waveform and identify the effect of perturbations on a timescale similar to the binary orbital period Tin, perturbations related to the orbital period of the third body Tout, and Lidov-Kozai cycles with an approximate period T2 out/Tin. It is expected that the upcoming space detector LISA (Laser Interferometer Space Antenna) will be able to detect these gravitational signals and it will be possible to derive information about the triple system from the waveform. 1